地鐵車輛網絡系統簡介

劉冬健 史志永

摘 要：隨著城市化的進程不斷加快，相關的城市交通建設也逐漸從路面和地下兩方面入手，并且交通建設的科學性也在不斷提升。基于此，本文針對地鐵車輛網絡系統的硬件設施進行分析，并通過網絡拓撲設計、主控冗余設計、線路冗余設計、數據流設計以及故障診斷設計等方面的了解，為研究地鐵車輛網絡控制系統提供參考。

關鍵詞：地鐵網絡控制系統；軌道交通；網絡拓撲

我國的地鐵系統發展較為迅速，目前在多個城市已經構建出較為完善的地鐵線路網，同時在地鐵建設當中所使用到的網絡系統也在逐漸增加其科學技術含量。地鐵的裝備制造相關行業為地鐵的建設提供了設備基礎和控制軟件基礎，成為列車各項指令傳達以及執行的前提。網絡控制系統作為地鐵系統的核心技術，對于地鐵建設具有至關重要的意義。

1 地鐵車輛網絡系統硬件

以地鐵MVB網絡控制系統為例，其中所應用到的硬件包含有中央控制單元（CCU）、模擬輸入輸出機箱1型和模擬輸入輸出機箱2型以及顯示屏。在其中，CCU和ERM共同構成了中央控制單元，負責的主要工作為分析地鐵總線上的車輛數據信息，以及針對信息開展管理和校驗工作，并且提供便攜式的測試接口。

顯示屏主要的工呢過是針對存儲的各項信息進行顯示，并且提供實時的信息動態，比如車輛的運行狀態、車輛遇到的故障類型以及處理狀況。顯示屏還要針對一些數據開展存儲，司機進行車輛的狀態了解就是利用顯示屏進行的。1型和2型的模擬輸入輸出機箱又被稱為RIOM箱，這二者的區別在于內部的板卡配置，同類型的板卡硬件是相同的。

2 地鐵車輛網絡控制系統設計

2.1 網絡拓撲設計

網絡拓撲值得是利用傳輸介質互連設備進行的物理布局，在網絡通信方面應用較為廣泛。地鐵的車輛網絡控制系統當中，包含的子系統分別有：列車控制器、制動控制其、牽引控制器、門控制器等多個，在網絡拓撲設計當中，主要是節點、結點、鏈路以及通路這四個方面構成。在目前的地鐵車輛網絡系統中所應用的網絡拓撲設計，中繼器、中央控制單元以及事件記錄儀是列車網絡當中的系統設備，其他設備是子系統的控制設備。列車的整體網絡控制系統當中，為了提升可靠性，在每節車廂分別配置控制設備。拓撲結構特征是影響地鐵車輛網絡系統網絡連接機制的一個因素，公共的交通網絡有三類系統要素，分別為站點、線路以及換乘站點，這三種要素的連接機制成為影響軌道交通網絡規劃方案合理性的要因素。

2.2 主控冗余設計

地鐵的網絡控制系統當中，主控冗余設計需要利用到CCU，如果在主控的CCU當中出現了故障，那么就需要熱備CCU能夠盡快代替主控的CCU的功能，保障整體線路運行的穩定。總線的管理功能需要得到保證，促使MVB的總線通信可以可靠運行。[1]總線主指的是已經完成總線數據配置的總線管理器，在相關的設計規范當中，把總線主的狀態進行了規定。

主控冗余設計當中，總線管理器在運行之前，必須要保障主設備檢索其他總線管理器時，可以確保總線設備狀態，并且當線管理器恢復到了未配置狀態時，此時的條件為總線管理器在成為主設備的過程當中，實現了達到四次的索引修改次數，但仍未成功成為主設備。一個巡回在結束之后，設備會進入下一個狀態，該狀態為“尋找下一個”，如果被接受，則進入“備用主設備”的狀態，如果沒有被接受，將產生錯誤報告。

2.3 線路冗余設計

線路冗余的原理是建立在MVB線纜雙絞線、兩回路數據傳輸的基礎之上的，將其分別劃分為線路A和B，如果在設備相同的數據發送工作中，同時經過線路A以及B，那么設備只會從中選擇其一，被選擇的傳輸線叫做信任線，另一條進行監視工作的線路叫做監視線。兩條線路之間的關系為相互獨立，不開展交互傳輸工作。在MVB網絡當中，任何一個部位的兩條線路開戰信號測試工作，所得到的時間差都被稱為信號時滯，并且MVB設備自身在滿足線路冗余功能的條件之下，還可以在兩條線路上同時開展數據幀的發送，盡量降低在兩條線路當中存在的信號時滯。實現MVB的線路冗余設計，需要保證擁有兩個MVB接口，分別作為進口和出口。

2.4 數據流設計

地鐵車輛的網絡控制系統當中，數據流設計的合理性以及延時特性等，都會影響到整體控制系統工作的質量。在進行MVB的地址設計工作時，針對不同的設備需要開展地址的配置。在主設備和從設備之間，通信形式的區別可以分為過程控制變量以及監視變量這兩種類型，同時用戶在通信時，所采用的變量是過程控制變量以及消息變量。數據流設計幫實現列車的速度計算以及空壓機、空調啟動的管理工作，這些都建立在一定的數據邏輯基礎之上，并且影響到地鐵的運作。

2.5 故障診斷設計

地鐵控制網絡的故障診斷設計工作需要顯示屏和數據記錄儀二者共同完成，其中數據記錄儀發回的主要作用就是進行故障的記錄以及故障環境的信息儲備，記錄相關信息有助于后期的故障診斷以及解決。在行車過程中，故障產生時數據記錄儀第一時間開展信息識別，并且把識別到的信息內容傳送到顯示屏當中，幫助司機了解故障類型。故障根據不同的影響后果分為多種級別，用顏色表示，故障信息當中，必須要詳細闡釋的內容包含了故障時間、車號、位置以及代碼等。根據記錄儀的信息開展數據診斷分析工作，利用以太網傳送到編寫測試設備當中，幫助控制管理中心針對不同問題分別采取合理措施，降低由于損失帶來的影響，保障列車當中的人員安全以及財產安全。

3 結論

綜上來看，在地鐵的網絡控制系統設計和應用過程當中，不同環節和部分的科學含量以及使用效率都影響到整體系統的質量，同時關鍵技術的掌握也代表著一個國家和地區交通事業發展的水平。在我國的地鐵建設當中，不斷研發具有高新技術的地鐵車輛網絡系統，是應對城市化進程加快和交通運輸壓力增大的重要工作。

參考文獻：

[1]侯向陽.地鐵車輛TCMS系統網絡離線故障原因分析[J].中國高新技術企業，2017（10）：131-132.